本實(shí)用新型屬于道路工程技術(shù)領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)，涉及一種高能量轉(zhuǎn)化率的壓電路面換能器結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

常言道“能量無(wú)處不在”，道路工程中同樣，處處有能量，最典型的能量就分布于川流不息的車(chē)流中。截止2014年底，我國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)保有量已超過(guò)2.6億輛，其中汽車(chē)保有量已超過(guò)1.29億輛。數(shù)以萬(wàn)計(jì)的機(jī)動(dòng)車(chē)就意味著道路每天將承受上億萬(wàn)次的車(chē)輛荷載，路面結(jié)構(gòu)在行車(chē)荷載的反復(fù)作用下發(fā)生形變-恢復(fù)、振動(dòng)等狀態(tài)變化，行車(chē)荷載轉(zhuǎn)化為應(yīng)變能和動(dòng)能，這些能量最終變換成熱量或其他形式的能力，耗散在路面環(huán)境中。

能源緊缺、氣候變暖等環(huán)境問(wèn)題的凸顯促使社會(huì)將開(kāi)發(fā)清潔能源作為當(dāng)前研究重點(diǎn)，道路結(jié)構(gòu)在頻繁車(chē)輛荷載作用下內(nèi)部積存了可觀的機(jī)械振動(dòng)能量，具備高機(jī)電轉(zhuǎn)換系數(shù)、無(wú)需外接電源等優(yōu)點(diǎn)的壓電振動(dòng)新型能量采集技術(shù)可有效實(shí)現(xiàn)道路機(jī)械振動(dòng)能的綠色開(kāi)發(fā)。目前壓電發(fā)電路面主要借助多層、拱形（THUNDER）、橋型、鈸型、纖維板（MFC）、月牙型的換能器實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換。但是這些換能器與交通荷載作用的耦合性不足，造成能量轉(zhuǎn)換效率較低，這也影響了壓電路面的發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決以上問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能量轉(zhuǎn)換效率高以及使用效果好的高能量轉(zhuǎn)化率的壓電路面換能器結(jié)構(gòu)。

本實(shí)用新型所述的一種高能量轉(zhuǎn)化率的壓電路面換能器結(jié)構(gòu)，所述換能器結(jié)構(gòu)包括金屬帽1、壓電陶瓷2、不銹鋼桿7和多向應(yīng)力轉(zhuǎn)化裝置3；所述金屬帽1為截面半徑為2mm的中空的截球體，共有兩個(gè)，分別對(duì)稱(chēng)設(shè)置在壓電陶瓷2的兩側(cè)； 所述壓電陶瓷2呈上下開(kāi)口的圓鼓狀，厚度為2mm；所述壓電陶瓷2與兩個(gè)金屬帽1剛好能夠拼合成直徑6mm的圓球體；所述壓電陶瓷2與兩個(gè)金屬帽1通過(guò)環(huán)氧粘結(jié)劑粘結(jié)；圓球體上均勻分布有多個(gè)不銹鋼桿7，該不銹鋼桿7上連接有多向應(yīng)力轉(zhuǎn)化裝置3；所述多向應(yīng)力轉(zhuǎn)化裝置3是多層結(jié)構(gòu)體，其上層是金屬端帽5，中間層是壓電陶瓷板8，下層是金屬端帽5。

本實(shí)用新型所述的一種高能量轉(zhuǎn)化率的壓電路面換能器結(jié)構(gòu)，所述金屬端帽5的平面為矩形，橫截面為梯形。

本實(shí)用新型所述的一種高能量轉(zhuǎn)化率的壓電路面換能器結(jié)構(gòu)，所述壓電陶瓷板8為長(zhǎng)方體。

本實(shí)用新型所述的一種高能量轉(zhuǎn)化率的壓電路面換能器結(jié)構(gòu)，兩個(gè)金屬端帽5對(duì)稱(chēng)的設(shè)置在壓電陶瓷板8的兩側(cè)。

本實(shí)用新型所述的一種高能量轉(zhuǎn)化率的壓電路面換能器結(jié)構(gòu)，兩個(gè)金屬端帽5與壓電陶瓷板8通過(guò)粘結(jié)層6粘結(jié)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型所述的高能量轉(zhuǎn)化率的壓電路面換能器結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)點(diǎn)：通過(guò)球形結(jié)構(gòu)與多向應(yīng)力轉(zhuǎn)化裝置的雙重作用，提高了路面變形能向電能的轉(zhuǎn)換效率；通過(guò)在球形結(jié)構(gòu)周?chē)鶆蛟O(shè)置多向應(yīng)力轉(zhuǎn)化裝置，實(shí)現(xiàn)了路面多方向變形能向電能的轉(zhuǎn)換，提高了能量轉(zhuǎn)換效率。

附圖說(shuō)明

圖1：壓電路面換能器結(jié)構(gòu)示意圖；圖2：多向應(yīng)力轉(zhuǎn)化裝置示意圖；1-金屬帽；2-壓電陶瓷；3-多向應(yīng)力轉(zhuǎn)化裝置；5-金屬端帽；6-粘結(jié)層；7-不銹鋼桿；8-壓電陶瓷板。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型所述的高能量轉(zhuǎn)化率的壓電路面換能器結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步說(shuō)明，但是本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不限于此。

實(shí)施例1

一種高能量轉(zhuǎn)化率的壓電路面換能器結(jié)構(gòu)，所述換能器結(jié)構(gòu)包括金屬帽1、壓電陶瓷2、不銹鋼桿7和多向應(yīng)力轉(zhuǎn)化裝置3；所述金屬帽1為截面半徑為2mm的中空的截球體，共有兩個(gè)，分別對(duì)稱(chēng)設(shè)置在壓電陶瓷2的兩側(cè)； 所述壓電陶瓷2呈上下開(kāi)口的圓鼓狀，厚度為2mm；所述壓電陶瓷2與兩個(gè)金屬帽1剛好能夠拼合成直徑6mm的圓球體；所述壓電陶瓷2與兩個(gè)金屬帽1通過(guò)環(huán)氧粘結(jié)劑粘結(jié)；圓球體上均勻分布有多個(gè)不銹鋼桿7，該不銹鋼桿7上連接有多向應(yīng)力轉(zhuǎn)化裝置3；所述多向應(yīng)力轉(zhuǎn)化裝置3是多層結(jié)構(gòu)體，其上層是金屬端帽5，中間層是壓電陶瓷板8，下層是金屬端帽5。

所述金屬端帽5的平面為矩形，橫截面為梯形。所述壓電陶瓷板8為長(zhǎng)方體。兩個(gè)金屬端帽5對(duì)稱(chēng)的設(shè)置在壓電陶瓷板8的兩側(cè)。兩個(gè)金屬端帽5與壓電陶瓷板8通過(guò)粘結(jié)層6粘結(jié)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型所述的高能量轉(zhuǎn)化率的壓電路面換能器結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)點(diǎn)：通過(guò)球形結(jié)構(gòu)與多向應(yīng)力轉(zhuǎn)化裝置的雙重作用，提高了路面變形能向電能的轉(zhuǎn)換效率；通過(guò)在球形結(jié)構(gòu)周?chē)鶆蛟O(shè)置多向應(yīng)力轉(zhuǎn)化裝置，實(shí)現(xiàn)了路面多方向變形能向電能的轉(zhuǎn)換，提高了能量轉(zhuǎn)換效率。